撞擊流反應(yīng)器中化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、本文研究一種新型反應(yīng)器一浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器(submerged circulative impinging stream reactor，SCISR)中化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的狀況。是該反應(yīng)器開發(fā)應(yīng)用的基礎(chǔ)性工作。 實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明<'9.17>，浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器(SCISR)的主要特點(diǎn)是撞擊區(qū)能顯著強(qiáng)化微觀混合且存在強(qiáng)烈的壓力波動(dòng)。 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的分子碰撞理論，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生反應(yīng)必須達(dá)到兩個(gè)條件：參加反應(yīng)的分子間發(fā)生碰撞

2、 (接觸)；碰撞分子必須具有足夠高的能量。我們的推論是：SCISR 中強(qiáng)烈的微觀混合和壓力波動(dòng)將通過增加分子間的碰撞頻率和提高有效碰撞，有效的促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程。 通過經(jīng)典的蔗糖水解、乙酸乙酯皂化、丁醇與硫酸酯化三個(gè)反應(yīng)體系，研究了在浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器中和攪拌釜反應(yīng)器(STR) 中化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，發(fā)現(xiàn)在兩種反應(yīng)器中表觀活化能幾乎沒有變化的情況下，所測(cè)的 SCISR 中反應(yīng)速率常數(shù) k 比 STR 中高約 10％～20％。

3、 實(shí)驗(yàn)還研究了攪拌槳轉(zhuǎn)速、等比有效功率時(shí)對(duì)反應(yīng)速率常數(shù)k的影響。結(jié)果表明，在SCISR中增加轉(zhuǎn)速可以顯著的提高反應(yīng)速率常數(shù)k；在等比有效功率下，浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器的反應(yīng)速率常數(shù) k 明顯地優(yōu)于傳統(tǒng)的釜式反應(yīng)器。 此外，還研究了 SCIS R和 STR 中流體剪切效果，以及從混合和傳熱效果上進(jìn)行了比較。發(fā)現(xiàn) SCISR 中不僅有很好的湍流擴(kuò)散，而且有很好的剪切擴(kuò)散 (主體擴(kuò)散) 效果。在混合和傳熱效果上都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的釜式